一种含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术所属于海洋化工工程技术领域，具体涉及一种含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物合成方法及其应用。以壳聚糖、氯乙酸、氨基硫脲、4‑甲基氨基硫脲、4，4‑二甲基‑3‑氨基硫脲、4‑氨基‑3‑肼基‑5‑巯基‑1,2,4三唑、去离子水、异丙醇为原料，制备含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物。该衍生物水溶性良好，具有很好的抗氧化活性，可以广泛应用于医药和农产品药物等领域。

A carboxymethyl chitosan derivative containing thiourea and its preparation and Application

The invention belongs to the technical field of marine chemical engineering, in particular to a synthesis method and application of carboxymethyl chitosan derivative containing thiourea salt. Carboxymethyl chitosan derivatives containing thiourea were prepared from chitosan, chloroacetic acid, thiosemicarbazide, 4,4-dimethyl-3-thiosemicarbazide, 4-amino-3-hydrazinyl-5-mercapto-1,2,4-triazole, deionized water and isopropanol. The derivative has good water solubility, good antioxidant activity, and can be widely used in medicine, agricultural products and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物及其制备方法和应用
本专利技术涉及海洋化工工程
，可应用于医药或农产品药物领域，具体涉及一种含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物及其制备方法和应用。
技术介绍
壳聚糖(CTS)是甲壳素在碱性、高温条件下部分或者完全脱乙酰基而得到的天然高分子化合物,是自然界中除纤维素以外数量最大的多糖资源，也是自然界中数量仅次于蛋白质的含氮有机聚合物，具有优良的生物相容性和生物可降解性。壳聚糖是自然界中唯一的碱性多糖，具有游离的氨基和羟基，故具有特殊的生理活性，广泛应用于化工、农药、医药、材料、环保、食品等领域。但由于壳聚糖不溶于水与碱性溶液，由于氨基的存在，可以溶于如乙酸等少数有机溶剂和pH<4的水中,其应用受到了极大的限制。壳聚糖分子中游离的氨基与羟基很活泼，因此可以对壳聚糖中的氨基和羟基进行化学改性以改善其溶解性和拓宽其应用范围。将壳聚糖通过酰化反应、烷基化反应等化学手段进行修饰，得到的衍生物的溶解性以及生物活性均得到提高。在壳聚糖分子中引入羧甲基基团,制备N、O上取代的羧甲基壳聚糖,羧甲基壳聚糖中的羧甲基以钠盐形式存在可以与不同结构的的硫脲盐进行离子交换，使得带有硫脲盐阳离子的羧甲基壳聚糖衍生物，具有更高的抗氧化活性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物及其制备方法和应用。具体技术方案如下：一种含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物，所述含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物的结构式如下：其中n的平均取值范围是400-800。含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物的应用，所述含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物应用于医药和农产品药物领域。含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物的制备方法，以壳聚糖、氯乙酸、硫脲类化合物、去离子水、异丙醇为原料，具体制备步骤如下：(1)分别称取一定量的硫脲类化合物，室温下溶于去离子水中，滴加一定量的盐酸溶液，制备含有不同结构的硫脲盐的水溶液；(2)称取一定量的壳聚糖分散于一定体积的异丙醇中，室温下溶胀反应30分钟，滴加氢氧化钠溶液，50℃持续反应1小时，再继续滴加氯乙酸的异丙醇溶液，50℃持续反应4小时，最后用适量乙醇沉淀，抽滤，冻干得到羧甲基壳聚糖；(3)将所得羧甲基壳聚糖溶于去离子中，室温下搅拌10分钟至充分溶解，将不同结构的硫脲盐溶液分别加入所述充分溶解的羧甲基壳聚糖中，室温下反应24小时，用适量乙醇沉淀，乙醇洗涤，并用无水乙醇索式提取2-3天，然后再用截留分子量为100的透析袋透析2-3天，冷冻干燥，即得到含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物。步骤(1)所述硫脲类化合物为4-甲基氨基硫脲、氨基硫脲、4，4-二甲基-3-氨基硫脲、4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4三唑中的一种。步骤(1)所述硫脲类化合物与去离子水、盐酸的用量比例为：0.8-3g硫脲类化合物，去离子水10-20mL、1.2mol/mL的盐酸溶液10-15mL。步骤(2)中所述壳聚糖、异丙醇、氢氧化钠、氯乙酸的用量比例为：5g壳聚糖、异丙醇60mL、氢氧化钠4g、氯乙酸8.5g。步骤(2)中所述羧甲基壳聚糖、硫脲盐的用量为：羧甲基壳聚糖1-1.5g、使用硫脲盐0.8-3g。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果如下：本专利技术所得含硫脲盐的羧甲基壳聚糖为在壳聚糖分子中引入羧甲基基团,制备N、O上取代的羧甲基壳聚糖,羧甲基壳聚糖中的羧甲基钠盐可以与不同结构的硫脲盐进行离子交换，使得带有硫脲盐羧甲基壳聚糖衍生物，具有良好的溶解性以及更高的抗氧化活性。具体为：(1)依据活性叠加原理，对具有一定抗氧化活性的壳聚糖通过有效的合成手段得到的含双羧甲基的N,O-羧甲基壳聚糖，与壳聚糖相比，其抗氧化活性得到进一步提高。硫脲盐阳离子基团通过羧甲基接入壳聚糖分子，得到生物活性进一步提高的新型壳聚糖衍生物，可在食功能食品保健、医药、农产品药物领域。(2)本专利技术通过糖修饰方法在多糖上修饰氨基和羟基，进而使得壳聚糖2位氨基和6位羟基上都含有双羧甲基基团，其溶解性以及抗氧化活性更加优于壳聚糖(3)本专利技术含硫脲盐基的羧甲基壳聚糖保持了壳聚糖原有良好的生物相容和生物降解等性能，同时具有良好的抗氧化活性，明显高于壳聚糖，提高壳聚糖的生物活性，扩大使用范围。附图说明图1为壳聚糖的核磁碳谱光谱图；图2为本专利技术提供羧甲基壳聚糖的核磁碳谱光谱图；图3为本专利技术实施例1提供含4-甲基氨基硫脲盐的羧甲基壳聚糖的核磁碳谱光谱图；图4为本专利技术实施例2提供含氨基硫脲盐的羧甲基壳聚糖的核磁碳谱光谱图；图5为本专利技术实施例3提供含4,4-二甲基-3-氨基硫脲盐的羧甲基壳聚糖的核磁碳谱光谱图；图6为本专利技术实施例4提供含4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4三唑盐的羧甲基壳聚糖的核磁碳谱光谱图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明，但本专利技术的保护范围不受实施例所限。实施例1：含4-甲基氨基硫脲盐的羧甲基壳聚糖的结构式如式(2)，其中n的平均取值范围是400-800。4-甲基氨基硫脲盐的制备：分别称取1.26g的4-甲基氨基硫脲室温下溶于10mL去离子水中，滴加10mL1.2mol/L的盐酸溶液，制备含有4-甲基氨基硫脲盐的水溶液；羧甲基壳聚糖的制备：称取5g的壳聚糖分散于60mL的异丙醇中，室温下溶胀反应30分钟，滴加12mL氢氧化钠溶液，50℃持续反应1小时，再继续滴加15mL氯乙酸的异丙醇溶液，50℃持续反应4小时，最后用500mL乙醇沉淀，抽滤，冻干；将所得1g羧甲基壳聚糖溶于10mL去离子中，室温下搅拌10分钟至充分溶解，将20mL4-甲基氨基硫脲盐溶液分别加入所述充分溶解的羧甲基壳聚糖中，室温下反应24小时，用20mL乙醇沉淀，乙醇洗涤，并用无水乙醇索式提取2天，然后再用截留分子量为100的透析袋透析2天，冷冻干燥，即得到含4-甲基氨基硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物。图1为壳聚糖的核磁碳谱光谱图，图2为本专利技术提供羧甲基壳聚糖的核磁碳谱光谱图，从图2可知，与壳聚糖原料(参见图1)相比，新增的180ppm处的峰是C＝0键中C的化学位移引起的，70ppm处的峰是由羧甲基中的CH2中C的化学位移引起的，以上分析数据，证明羧甲基壳聚糖合成。图3为本专利技术实施例1提供含4-甲基氨基硫脲盐的羧甲基壳聚糖的核磁碳谱光谱图，从图3可知，180ppm、70ppm处的峰依然还在，且在172ppm处出现硫脲盐中C＝S键中C的化学位移，由此证明4-甲基氨基硫脲盐通过与羧甲基基团进行了离子交换，含4-甲基氨基硫脲盐的羧甲基壳聚糖制备成功。实施例2：含氨基硫脲盐的羧甲基壳聚糖的结构式如式(3)，其中n的平均取值范围是400-800。氨基硫脲盐的制备：分别称取0.876g氨基硫脲室温下溶于10mL去离子水中，滴加15mL1.2mol/mL的盐酸溶液，制备含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物，其特征在于：所述含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物的结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物，其特征在于：所述含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物的结构式如下：



R:
其中n的平均取值范围是400-800。


2.根据权利要求1所述的含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物的应用，其特征在于：所述含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物应用于医药和农产品药物领域。


3.根据权利要求1所述的含硫脲盐的羧甲基壳聚糖衍生物的制备方法，其特征在于：以壳聚糖、氯乙酸、硫脲类化合物、去离子水、异丙醇为原料，具体制备步骤如下：
(1)分别称取一定量的硫脲类化合物，室温下溶于去离子水中，滴加一定量的盐酸溶液，制备含有不同结构的硫脲盐的水溶液；
(2)称取一定量的壳聚糖分散于一定体积的异丙醇中，室温下溶胀反应30分钟，滴加氢氧化钠溶液，50℃持续反应1小时，再继续滴加氯乙酸的异丙醇溶液，50℃持续反应4小时，最后用适量乙醇沉淀，抽滤，冻干得到羧甲基壳聚糖；
(3)将所得羧甲基壳聚糖溶于去离子中，室温下搅拌10分钟至充分溶解，将不同结构的硫脲盐溶液分别加入所述充分溶解的羧甲基壳聚糖中，室温下反应24小时，用适量乙醇沉淀，乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭占勇，孙雪琦，杨宇强，张晶晶，宓英其，陈源，
申请(专利权)人：中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37